Frühförderung macht es sich zur Aufgabe, Kinder in ihrer Entwicklung zu unterstützen, wenn diese gestört oder gefährdet ist. Das ist gerade in den allerersten Lebensjahren, der Zeit intensivster Entwicklung von größter Bedeutung. Perioden, in denen, genetisch determiniert, die Voraussetzungen für bestimmte Entwicklungsprozesse besonders gegeben sind, sogenannte sensible Perioden, sind gleichzeitig vulnerable, durch ungünstige Umstände leicht störbare Perioden. Die Kinder sind in dieser Zeit einer Optimierung ihrer Entwicklungsbedingungen besonders zugänglich. Das Verständnis für den Prozess der frühkindlichen Entwicklung und seine Bedingungen ist die wichtigste Grundlage für die Frühförderung, die ein Kind in diesem Prozess unterstützen will. Die neurobiologische Forschung der letzten 20 Jahren hat Ergebnisse gebracht, die gerade für die Arbeit in der Frühförderung von höchstem Wert sein können, wenn sie genutzt Motorisches Lernen und seine Beziehung zu weiteren Dimensionen der kindlichen Entwicklung BARBARA OHRT Zusammenfassung: Ergebnisse jüngerer neurobiologischer Forschung lassen den Prozess der kindlichen Entwicklung in seiner systemischen Natur zunehmend verstehen. Für das Konzept der frühen Unterstützung eines Kindes in seiner erschwerten Entwicklung ist dieses Wissen von hohem Wert. Am Beispiel des motorischen Lernens ist die erfahrungsgesteuerte Ausbildung der neuronalen Strukturen für kognitive Prozesse - willentlich induzierte Bewegung ist ein kognitiver Prozess - der Anschaulichkeit wegen am leichtesten zu verstehen. Eindrucksvoll ist, wie viel Aufschluss die wissende Beobachtung von Kindern in ihrem Verhalten, besonders auch ihrem Spiel über den Prozess der kognitiven Entwicklung generell und über die Ressourcen und Schwierigkeiten eines individuellen Kindes als Basis für eine wirksame Arbeit mit ihm in der Frühförderung geben kann. Die schon erreichte Weiterentwicklung der Frühförderung und besonders die Nutzung der Komponenten der ICF für Diagnostik und Zielsetzung einer therapeutischen Interaktion wird durch das aktuell verfügbare Wissen über die kindliche Entwicklung und ihre Bedingungen in ihrem Wert bestätigt. Schlüsselwörter: Motorisches Lernen, Entwicklung, Neurobiologie, ICF, Frühförderung Motor Learning and its Relation to other Dimensions of Child Development Summary: Results of neurobiological research in recent years have increased understanding in the process of child development in its systemic nature. This knowledge is highly beneficial for the concept of early intervention in case of developmental problems in a child. Motor learning is used in this paper as one example of the experientially induced formation of the cortical neuronal network for cognitive processes - a self intended movement is a cognitive process. It is impressive to see how much understanding a knowledgeable observation of children in their behaviour, especially there spontaneous play can give about the process of cognitive development in general as well as about resources and difficulties of an individual child as a basis for effective early intervention. The advancements of early intervention already to date and especially the use of the ICF for the diagnostic procedure and in the formulation of goals for the interaction with an individual child are best in line with the described theoretical knowledge. Keywords: Motor learning, development, neuobiology, ICF, early intervention Frühförderung interdisziplinär, 25. Jg., S. 145 -158 (2006) © Ernst Reinhardt Verlag München Basel Originalarbeiten werden. Sie zeigen die Bedeutung bestimmter Verhaltensmerkmale für die Entwicklung eines Kindes. Damit unterstreichen sie den Wert der Beobachtung entwicklungsauffälliger Kinder in ihrem Verhalten. Diese auch qualitative Beurteilung eines Kindes hinsichtlich seiner Ressourcen und Schwierigkeiten ist von entscheidendem Wert für die Klärung der spezifischen Probleme eines Kindes und ein Schlüssel für das Konzept einer wirksamen Unterstützung der Kinder in ihrer Entwicklung. Das Konzept der kindlichen Entwicklung Entwicklung wurde lange als genetisch determiniert und damit nahezu ausschließlich reifungsabhängig verstanden. Das neugeborene Kind, unfähig zu sprechen und zu denken, galt als ein unbeschriebenes Blatt, in seinen Funktionen auf reflektorische Abläufe angewiesen. Eine Interaktion zwischen dem Kind und seiner Umwelt war für seine Entwicklung nach diesem Konzept ohne Bedeutung. Erst mit wachsendem Interesse an der Beobachtung von Kindern in ihrem natürlichen Umfeld und der Anerkennung der Verhaltensforschung als wissenschaftliche Methode konnten andere Einsichten gewonnen werden. Heute gilt als Konzept der Entwicklung: Entwicklung erfolgt wesentlich über die Eigenaktivität des Kindes in der Interaktion mit Personen und Gegenständen seiner Umwelt. Die Beobachtung von Kindern in ihrem spontanen und reaktiven Verhalten zeigt die Bedeutung dieses Satzes. Was die Aktivität eines Kindes im Sinne von Entwicklung bewirkt, soll hier näher beleuchtet werden. Schon zu Beginn der intrauterinen Entwicklung interagiert der kindliche Organismus tatsächlich mit seiner Umwelt, zunächst auf molekularer Ebene. Für die Ausbildung der Sinnesorgane - sie sind bei Geburt lange schon funktionstüchtig - spielen sensorische Signale aus der Umwelt eine Rolle, und „von der Geburt an nimmt alles, was auf die Sinnesorgane einwirkt, Einfluss auf die Entwicklung“ (Singer 2002). Das frühe kindliche Verhalten und seine Quellen Ein Satz von W. Singer (2002) sei an den Anfang gestellt: Genetisch determiniert ist in der Evolution gewonnenes Wissen und Verhalten. Diese Aussage lädt dazu ein, das Verhalten neugeborener Kinder in seiner Bedeutung für ihr Überleben und Leben zu sehen, und sie ist ein Schlüssel für das Verständnis von Entwicklung besonders in den ersten Lebensjahren. Bewegung lässt sich beobachten. Sie ist damit geeignet, relativ leicht Einblick in Entwicklungsprozesse zu gewinnen. In sonographischen Darstellungen lassen sich schon in der 7. Schwangerschaftswoche spontane, d. h. nicht von äußeren Stimuli abhängige Bewegungen der Kinder beobachten. Bis zur 17. Woche der intrauterinen Entwicklung zeigt ein Kind alle motorischen Aktivitäten, die auch das Bewegungsrepertoire des Neugeborenen ausmachen. Dieses verfeinert sich noch bis zur Geburt und weiter in den ersten Lebensmonaten. Mit zunehmender funktioneller Entwicklung der Hirnrinde werden später kognitive Prozesse wie z. B. willentlich intendierte Aktionen in ihrer komplexen Organisation möglich. Das Verhalten der Kinder in dieser ganz frühen Zeit ist noch nicht geplant und bewusst, aber in höchstem Maße sinnvoll. Schon das neugeborene Kind liefert mit seiner spontanen Aktivität und seinen Reaktionen einen Beitrag zur Befriedigung seiner vitalen Bedürfnisse. Neben der Erhaltung wichtiger Körperfunktionen gelingt es ihm z. B., eine stabile Ruhelage zu bewahren, wichtig für ruhigen Schlaf und für seine Aufmerksamkeit im Wachen. Die Bedeutung dieser Leistung lässt sich an Frühgeborenen erkennen, die das noch nicht können. Das Schreien des neugeborenen Kindes kündet von Hunger, Schmerz, Unwohlgefühl oder einfach Bedarf nach Kontakt. 146 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Ein gesundes neugeborenes Kind schaut und regelt autonom Blickkontakt und Ruhepausen. Das Bedürfnis eines Kindes nach Geborgenheit, Sicherheit und nahem körperlichen Kontakt steht in dieser Zeit an allererster Stelle. Seine Bewegungen, sein Augenöffnen rufen die Zuwendung der Menschen seiner Umwelt hervor. So unterstützt das Kind seine nächste Bezugsperson in der Entwicklung ihrer Beziehung zu ihm und damit auch indirekt die Bedingungen für seine eigene Bindungsentwicklung. Die Bedeutung dieser frühen Bindung, besonders auch für die kognitive Entwicklung eines Kindes, ist heute sehr gut bekannt. Die Bewegungen des neugeborenen Kindes sind also nicht seine einzigen Kompetenzen. Untersuchungen an frühgeborenen Kindern zur Zeit des eigentlichen Geburtstermins ließen z. B. im Experiment anhand des preferential looking ihre Fähigkeit erkennen, einem noch unbekannten visuellen Reiz länger Aufmerksamkeit zu schenken als einem gerade schon gesehenen. Diese elektive Aufmerksamkeitsleistung bereits im Neugeborenenalter erwies sich als beste Prädiktion für die kognitive Entwicklung der Kinder im Alter von 4 Jahren (Howard, 1972). Eine besonders staunenswerte genetische Vorgabe ist das deutliche, genuine Interesse der Kinder an Bewegung und an Personen und Gegenständen ihrer Umgebung schon vom Neugeborenenalter an. Auch dafür sind sie mit entsprechendem angeborenen Verhalten gerüstet. Sie spielen. Die Bedeutung des kindlichen Spiels wird im Weiteren noch erörtert werden. Alle diese Phänomene können als Beispiel für das in der Evolution gewonnene Wissen und Verhalten gesehen werden. Die Entwicklung der Hirnstrukturen, die das beschriebene Verhalten möglich machen, ist weitgehend genetisch determiniert. Wie anfangs schon erwähnt, bilden sich diese Hirnstrukturen jedoch nicht vor und für Körperfunktion und Verhalten. Sie entwickelt sich vielmehr erfahrungsgesteuert durch die Aktivität des Organismus in der Interaktion mit seiner Umwelt. Der Zeitplan für die Entwicklung grundlegender neuronaler Elemente ist gut untersucht. Zur Zeit der Geburt ist die Grundarchitektur des Gehirns gegeben. Die Nervenzellen (Neurone) sind nahezu alle gebildet (Proliferation), sie sind auf die Erregbarkeit durch spezifische Informationen spezialisiert und haben ihren endgültigen Ort im Gehirn gefunden (Migration). Sie sind aktiv und aktivierbar. Stimuli der Umwelt und aus dem eigenen Körper triggern diese neuronale Aktivität und so auch die Bildung primärer synaptischer Verknüpfungen zwischen den Neuronen. Das starke Wachstum des Gehirns nach der Geburt ist wesentlich durch die Ausdifferenzierung der einzelnen Neurone bedingt. Sie vergrößern ihre Zelloberfläche und bilden dabei Dendriten für die Signalaufnahme von anderen Neuronen über synaptische Verbindungen. Die Axone der Neurone sprossen aus und verzweigen sich für die eigene Informationsvermittlung. Diese „Differenzierung“ beginnt in der 25. Schwangerschaftswoche und ist besonders intensiv bis zum Alter der Kinder von 3 bis 4 Jahren. In dieser frühen Zeit bildet sich wesentlich das neuronale Netzwerk der Hirnrinde, das kognitive Prozesse wie Denken, Entscheiden, Handeln und Wahrnehmen möglich macht. Schließlich erhalten die Axone der Neurone isolierende Myelinscheiden, die eine Beschleunigung der Erregungsleitung und damit der Informationsübertragung bewirken (Myelinisierung). Diese Phase reicht bis zum Alter von etwa 18 Jahren. Zur Zeit der Geburt sind die Neurone zwar nahezu vollständig gebildet und aktiv, aber besonders in der Hirnrinde sind sie noch kaum miteinander verbunden. Die Hirnstammstrukturen und ihre funktionellen Verbindungen vor allem zum limbischen System, zum Rückenmark, zu den Sinnesorganen und zum früh entwickelten Teil des Kleinhirns, dem vestibulo-cerebellum sind hingegen schon ausgeprägt (Abb. 1). Ihre Funktion ist in keiner Weise primitiv. FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 147 Sie bilden die wesentliche Grundlage für Fähigkeiten und Verhalten des Kindes in den allerersten Lebensmonaten. Die Regulation der zentralen Wachheit (Vigilanz) geht von Neuronen in der formatio reticularis des Hirnstamms aus. Informationen aus den Sinnesorganen werden für die Regelung des Verhaltens koordiniert. Weitere frühe Fähigkeiten motorischer und emotionaler Art sowie Aufmerksamkeit und Gedächtnisleistung schon des neugeborenen Kindes haben im Hirnstamm und den genannten subcortikalen Regionen ihr neuronales Substrat. Die Bewegungen des neugeborenen Kindes und jungen Säuglings wurden lange als reine Reflexaktivität verstanden, d. h. als Reaktion auf Reize aus der Umwelt. Die jüngere Forschung ließ Zweifel an dieser Vorstellung aufkommen. In der formatio reticularis des Hirnstamms konnten nämlich Neuronengruppen (central pattern generators-CPG) ausgemacht werden, deren Aktivität zentrale Bewegungsmuster, nämlich die typische fetale und Neugeborenenmotorik, verursacht. Die Ruheaktivität der CPG wird wie die aller Nervenzellen über sensorische Signale aus der körpereigenen Bewegung und aus der Umwelt getriggert. Es handelt sich also nicht um ein reflektorisches Geschehen, sondern um genetisch vorgegebene, noch nicht willentlich intendierte, aber sinnvolle, zentral ausgelöste Aktivität. Diese Bewegungen des Kindes und weitere Verhaltensäußerungen werden in den ersten Lebensmonaten zunehmend verfeinert und präziser. Intensive Untersuchungen in verschiedenen Forschungszentren ließen auch zur Entwicklung der Gleichgewichtsbewahrung (Haltungskontrolle) im Schwerefeld interessante Einsichten gewinnen. Forssberg und Hirschfeld (1994) z. B. fanden bei Säuglingen, die noch vor dem Erlernen des freien Sitzens auf einer beweglichen Plattform in sitzender Position einem Stoß von hinten oder vorn ausgesetzt wurden, dieser Stoßkraft entgegen wirkende Aktivitätsmuster ihrer Rumpfmuskulatur, die nicht als vestibulo-spinale Reflexe allein zu erklären waren. Man musste darum zusätzliche Programme zur Regulierung der Haltungskontrolle vermuten. Diese Annahme hat sich inzwischen bestätigt. Für die offenbar ebenfalls genetisch determinierte primäre Sicherung des Gleichgewichts im Schwerefeld ließen sich spezifische weitere CPG im Hirnstamm nachweisen. Ihre Aktivität bildet ein Modell der Ordnung der Körperteile zueinander (alignment) und der Positionierung des Körperschwerpunkts über der Unterstützungsfläche. Am Beispiel der Haltungskontrolle lässt sich die systemische Organisation neuronaler Funktionen und ihre erfahrungsgesteuerte Weiterentwicklung sehr verkürzt aufzeigen. Ausgangsbedingung ist die schon erwähnte genetisch vorgegebene Spezifizierung der Neurone in diesen central pattern generators (CPG). Sowie nun eine Bewegung des eigenen Körpers oder eine Einwirkung von außen das Gleichgewicht in Gefahr bringt, ist das der adäquate Reiz für die Aktivierung dieser Hirnstammneurone. Sie vermitteln, geleitet in den für Haltungskontrolle zuständigen Bahnen des medialen motorischen Systems, Befehle zu den Motoneuronen des Rückenmarks und sichern damit das Gleichgewicht in einem ersten groben Ansatz; dieser wird über somatosensorische, vestibuläre und visuelle Rück- 148 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Abbildung 1: Hirnstamm mit Mittelhirn, Brücke, Medulla meldung verfeinert. Die CPG im Hirnstamm bleiben lebenslang aktiv. Ihre Wirkung wird aber durch die zunehmend komplexe Organisation der Sensomotorik durch alle schließlich daran beteiligten Systeme des Gehirns im Sinne immer feinerer, aufgabenbezogener Regulierung moduliert. Das Wissen um diese primär zentrale und nicht vor allem reflektorische Organisation von Haltungskontrolle und Bewegung von Geburt an ist von beachtlicher Bedeutung für jedes Konzept einer Förderung junger Kinder in ihrer motorischen Entwicklung. Die frühe Entwicklungszeit ist von einer intensiven Transformation des Gehirns gekennzeichnet. Entwicklung ist ein adaptiver Prozess. Neurone sind primär im Überschuss gebildet. Wenig benutzte frühe Verbindungen werden wieder gelöst, und die betroffenen Neurone sterben ab. Die Selektion funktionell effektiver neuronaler Verbindungen und der Zelltod anderer sind ein wichtiger Teil der Ausreifung des Gehirns (Hadders-Algra 2000). Zunächst bilden sich Verschaltungen mit noch geringer funktioneller Präzision. Mit wachsender Aktivität des Organismus, also erfahrungsgesteuert, werden diese primären neuronalen Strukturen zu komplex verbundenen Regulationssystemen (Singer 2004). Die Ausbildung des corticalen neuronalen Netzwerks für kognitive Funktionen Die Neurone im cerebralen Cortex sind, wie schon erwähnt, zur Zeit der Geburt noch kaum miteinander verbunden. Die oben beschriebenen Fähigkeiten des Kindes und die zugehörigen subkortikalen neuronalen Funktionen sind weitgehend genetisch abgesichert. Für die Bildung der sehr frühen, automatischen Bewegungsmuster benötigt der Hirnstamm darum keine spezifische sensorische Information. Die Bewegungen werden aber, wie beschrieben, über sensorische Rückmeldung und deren zentrale Verschaltungen zunehmend verfeinert. Mit 3 - 4 Monaten ist die Hirnrinde so weit entwickelt, dass ein Kind seine Aktivität willentlich steuern kann. Diese kognitiven Prozesse haben andere Voraussetzungen: Die Ausbildung der Hirnstrukturen für kognitive Prozesse - Handeln (Aktion) und Wahrnehmen (Perzeption) - kann nicht durch genetische Instruktion allein geleistet werden. Kognitive Prozesse müssen gelernt werden. Dafür ist neben dem genetischen Code die durch Erfahrung der eigenen Aktivität des Menschen gewonnene sensorische Information aus der Umwelt erforderlich (Singer 1986). Die Aufgaben, die schließlich im zerebralen Kortex bewältigt werden sollen, erfordern außerdem die Intergration der Leistung einzelner kortikaler Funktionssysteme zu einem komplexen Regelungssystem. Dafür entwickeln sich erfahrungsgesteuert, d. h. über die kognitive Aktivität des Kindes, extensive Verbindungen zwischen den Neuronen verschiedener kortikaler Regionen, die Assoziationsbahnen (Abb. 2). Schließlich haben nur noch 0,1 % der Pyramidenzellen des zerebralen Kortex direkte Verbindung zu subkortikalen Regionen. Die Neurone der Hirnrinde, FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 149 Abbildung 2: Assoziationsbahnen deren Aktivität bei Geburt noch wesentlich durch Signale aus den Sinnesorganen unterhalten wird, ist dann im Sinne des innerkortikalen Informationsaustausches über die Assoziationsbahnen „hauptsächlich mit sich selbst beschäftigt“ (Spitzer 2000). Am Beispiel einer vom Kind willentlich induzierten Bewegung lässt sich diese Integrationsleistung des zerebralen Kortex für einen erlernten kognitiven Prozess nachvollziehen: Die Entscheidung zu einer Aktion und damit zu einer Bewegung als Teil der Aktion erfolgt im praefrontalen Kortex. Diese Entscheidung ist für sich schon das Ergebnis eines komplexen Prozesses (Abb. 3) Eine Willkürbewegung ist immer auf ein Ziel gerichtet - gehen zu …, greifen nach …, aufrichten, um zu … Die Bewegungsplanung in der sogenannten praemotorischen Region der Hirnrinde braucht darum außer der Bewegungsintention, dem Bewegungsanstoß vom praefrontalen Kortex sensorische Informationen über die Position des Körpers selbst und über die Umwelt. Diese kommen über entsprechende Assoziationsbahnen aus dem Parietallappen. Gedächtnisleistungen und Aufmerksamkeitspotenziale sind an allen diesen Schritten zusätzlich beteiligt. Bereits im Stadium der Planung einer Bewegung gehen Signale vom Kortex an subkortikale Regionen, wie Basalganglien und Cerebellum, die ihrerseits Beiträge zur Bewegungsplanung zurückliefern. Zuströme aus dem praemotorischen Kortex gehen außerdem schon in diesem Stadium an die Hirnstammregionen. Sie geben antizipatorisch Beiträge zur Sicherung der Gleichgewichtskontrolle, die für die geplante Bewegung erforderlich ist. Das bedeutet: Teile der primär subcortical geregelten Funktionen von Bewegung und Haltungskontrolle werden jetzt der korticalen Kontrolle unterstellt. Motorisches Lernen findet also seinen organischen Ausdruck in einer Änderung der Architektur des Gehirns. Dasselbe gilt für alle weiteren Bereiche, wie die soziale und emotionale Entwicklung und die Entwicklung von Kommunikation und Sprache (Singer 2001). Alle neuronalen Verbindungen, die diese komplexe systemische Regelung der Willkürbewegung ermöglichen - hier nur als ein Beispiel kognitiver Entwicklung beschrieben - haben sich über die eigene Intention des Kindes und seine Eigenregulation in dieser Aktivität gebildet. Das zu bedenken ist für den Dialog mit einem Kind in der Frühförderung wichtig. Die neuronalen Verschaltungen validieren und stabilisieren sich im Tun des Kindes weiter und ermöglichen damit, das Bewegungsverhalten immer genauer der eigenen Intention und den Umweltbedingungen anzupassen. Noch ein Beispiel aus der Bewegungsentwicklung: Das Gehirn arbeitet nicht, wie lange gemeint, rein hierarchisch, sondern hierarchisch und parallel. Die afferenten somatosensorischen Bahnen des Rückenmarks zum Cerebellum haben z. B. eine bedeutende Funktion für die Koordination einer Bewegung. Durch Übung können aber neuronale Verbindungen geschaffen werden, die vom zerebralen Kortex aus auf direktem Wege eine selektive Hemmung der vom Rückenmark aufsteigenden somatosensorischen Information ermöglichen. Das geschieht, indem die korti- 150 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Abbildung 3: Kortex seitlich kospinale Pyramidenbahn durch ihre Aufzweigungen außer den Motoneuronen des Rückenmarks für die Aktivierung der Muskulatur auch hemmende spinale Interneurone innerviert. So können automatische subkortikale Regulationsmechanismen teilweise ausgeschaltet und besondere motorische Kunstfertigkeiten erreicht werden. Die Ausbildung des kortikalen neuronalen Netzwerks In der neurobiologischen Forschung fragt man sich seit langem, wie das kortikale neuronale Netzwerk für diese Leistungen des Gehirns entsteht, wie Neuronenaktivitäten für einen kognitiven Prozess funktionell zusammengeführt werden, und wie sich solche Verbindungen im Sinne von Lernen stabilisieren, so dass schließlich die ungeheuer schnelle und flexible Informationsverarbeitung für die Bewältigung verschiedenster kognitiver Aufgaben in dem funktionellen kortikalen Netzwerk möglich wird. Die an einem kognitiven Prozess beteiligten Neuronen liegen ja in teilweise weit voneinander entfernten kortikalen Arealen. Ihre axonalen Verbindungen bilden die Struktur für den massiven innerkortikalen Informationsaustausch für solche Prozesse. Wie entsteht diese neuronale Architektur und wie kann dieser Bildungsprozess, wie kann diese Entwicklung unterstützt werden? Erste Ansätze zum Verständnis konnte intensive Forschung liefern. Die bisherigen Ergebnisse sind für die praktische Arbeit mit Kindern interessant und sollen deswegen kurz skizziert werden. Die Ausbildung der funktionellen kortikalen Architektur für die Bewältigung kognitiver Probleme versteht man heute als das Ergebnis von zwei genetisch determinierten Wirkmechanismen innerhalb des Gehirns: 1. Sind zwei miteinander synaptisch verbundene Neurone häufig exakt gleichzeitig und in derselben Frequenz aktiv, dann wird die synaptische Verknüpfung zwischen ihnen verstärkt, d. h. die Informationsübertragung von einem Neuron auf das andere wird größer und hält länger an. Die Übereinstimmung von Neuronen in Zeit und Frequenz ihrer Aktivität wird als Ausdruck ihrer Beteiligung an einem bestimmten kognitiven Prozess, z. B. der visuellen Wahrnehmung eines Objekts gesehen. 2. Der bedeutsame Prozess der Ausbildung, Validierung und Stabilisierung einer spezifischen Aufgaben-bezogenen Verbindung zwischen der riesigen Zahl kortikaler Neurone wird durch zwei genetisch determinierte Kontroll- und Bewertungssysteme gesichert. Das eine ist das entwicklungsgeschichtlich älteste, das limbische System, das andere das jüngste und beim Menschen am spätesten reifende System, der praefrontale Kortex. Das limbische System prüft alle sensorischen Signale, die den cerebralen Cortex treffen, auf ihren aus der Vorerfahrung gewonnenen emotionalen Gehalt. Es dient als „emotionales Bewertungssystem, als „emotionales Erfahrungsgedächtnis“ (Roth 2001). Dieses System wirkt also an Auswahl und Steuerung von FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 151 Abbildung 4: Kind auf Wanne Handlungen mit, indem es emotionale und motivationale Aspekte zu der Verhaltensplanung beisteuert. Das tut es über seine neuronalen Verbindungen zum präfrontalen Cortex. Areale des präfrontalen Cortex sind in die Kontrolle eingebunden, indem sie den eintreffenden Signalen selektiv Aufmerksamkeitsaspekte beigeben. Eine hirnstrukturierende Wirkung und damit das Lernen eines Kindes wird auf diese Weise nur für solche Signale zugelassen, die Folge einer aktiven Interaktion des wachen, aufmerksamen Kindes mit der Umwelt sind, bei der dieses selbst die Initiative hat. Im Falle der visuellen Wahrnehmung stabilisieren sich beispielsweise Verschaltungen nur dann, wenn sie visuelle Signale transportieren, die aus der koordinierten Bewegung beider Augen resultieren, die auf ein bestimmtes Objekt gerichtet sind (Singer, W. 1990). Der präfrontale Kortex sichert so die aufgabenbezogene Funktion des zu bildenden neuronalen kortikalen Netzwerks. Für diese Strukturbildung sind die ersten Lebensjahre eine kritische Periode. Sie ist nicht beliebig nachzuholen. Die aus eigener Intention erwachsene, in Wachheit, Aufmerksamkeit und emotionalem Wohlbefinden erfolgende Aktivität eines Kindes lässt neuronale Verbindungen bilden, validieren und stabilisieren, die ihm Denken, Handeln und Wahrnehmen in seiner Lebenswelt möglich machen. Es gibt noch eine weitere wichtige Bedingung für die erfahrungsgesteuerte Ausbildung des kortikalen neuronalen Netzwerks für diese kognitiven Leistungen. Das ist die Langsamkeit, in der dieser Prozess optimalerweise erfolgen sollte. Wieder soll die visuelle Wahrnehmung als Beispiel für das Verstehen dienen. Die Netzhaut beider Augen empfängt eine Fülle visueller Signale. Sie gelangen im Sehnerv unter Abgabe von Information an verschiedene subkortikale Regionen zu den Neuronen der primären Sehrinde. Die einzelnen Merkmale eines Objekts werden in jeweils dafür hoch spezialisierten Neuronen erkannt. Sie müssen im visuellen Assoziationskortex zueinander in Beziehung gesetzt, vom Rest der visuellen Information abgegrenzt und zu einer Objektgestalt verbunden werden. In vielfach rezirkulierenden Kreisen werden diese Informationen zwischen den Neuronen, die einzelne Merkmale des Objekts erfassen, so lange ausgetauscht und zwischendurch wieder mit der primären Information verglichen, bis die mentale Abbildung annähernd genau dem fixierten Objekt entspricht (Engel, A. K. et al. 1998). Dieses Beispiel reiner visueller Wahrnehmung zeigt aber nur einen kleinen Teil einer kognitiven Leistung. Im Leben geht es meist um Wahrnehmung als Teil eines Prozesses von Orientierung, den Vergleich mit Bekanntem und daraus folgernd Entscheidung und Planung einer etwa resultierenden Aktion. Der gesamte kognitive Prozess ist also meist viel komplexer. Im bereits entwickelten Gehirn läuft so ein Prozess von Wahrnehmung, Vergleich, Schlussfolgerung und etwa Handlungsplanung und die Synchronisation der daran beteiligten Neuronen ungeheuer schnell ab. Zwar ist die neuronale Informationsübertragung im Gehirn viel langsamer als die in einem Computer. Während aber der Computer seriell arbeitet, erlaubt die ungeheure Zahl kortikaler Neurone im ausgereiften Gehirn eine parallel in Modulen erfolgende Informationsverarbeitung. Das macht diesen Prozess so schnell. Es können sogar verschiedene kognitive Abläufe parallel in dem einen neuronalen Netz erfolgen, denn sie sind über ihre Zeit- und Frequenzmerkmale voneinander unterschieden. Die erfahrungsgesteuerte Ausbildung der kortikalen neuronalen Architektur, die derart komplexe Verarbeitungsprozesse leisten kann, erfordert jedoch besondere Bedingungen. Für den Prozess der neuronalen Entwicklung und damit des Lernens ist von zentraler Bedeutung, dass er langsam erfolgen kann. 152 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Einzelne Erfahrungen - hier beispielhaft die visuelle Wahrnehmung beschrieben - sollen das entstehende Netzwerk nur wenig verändern. Die häufige Wiederholung solcher Wahrnehmungsprozesse macht dann eine langsame Annährung der neuronalen Abbildung von Objekten an die reale Gestalt möglich. Zunächst kann ein Kind allgemeine Strukturen, das heißt Ähnlichkeiten erkennen. Dadurch wird Generalisierung, nämlich die Abstraktion von Einzelfällen möglich. Aus vielen solchen Einzelerfahrungen kann sich dann die neuronale Architektur für flexible Informationsverarbeitung entsprechend gegebener Situationen und Aufgaben entwickeln (Engel et al. 1998). Dieses Beispiel günstigerweise gegebener Möglichkeit zu langsamem Lernen ist auf alle Bereiche der Entwicklung zu übertragen. Der russische Anatom Anokhin hat zu der Bedeutung langsamer Entwicklung schon 1964 einen einfachen, aber interessanten Beitrag geliefert (Anokhin 1964). An zwei Gruppen von Affen der gleichen Gattung untersuchte er die Entwicklung von peripheren Nerven und beobachtete gleichzeitig ihr Verhalten. Die eine Gruppe wuchs unter günstigen sozialen Bedingungen auf, die andere aber in sozial schlecht gesicherter Situation. Die neuronale Entwicklung - gemessen an der Myelinisierung von Nervenbahnen der Arme - erfolgte bei den unter ungünstigen Umständen aufwachsenden Affen früher, ihre Reaktionen auf Umweltgeschehnisse waren schnell aber wenig abgewogen. Die unter günstigen Bedingungen aufwachsenden Affen zeigten eine langsamere neuronale und funktionelle Reifung, ihr Verhalten ließ aber auf eine komplexere kognitive Verarbeitung von Informationen schließen. Das Gehirn ist ein selbstorganisierendes System. Es entwickelt sich zu einem Organ für Problemlösung und Lernen (Singer 1986). Die Filterung relevanter Informationen ist schließlich eine Haupttätigkeit des zerebralen Kortex im Dienst intelligenten Verhaltens (Singer 2004). Das spontane Spiel von Kindern und ihr Bewegungsverhalten sind ein deutlicher und staunenswerter Ausdruck für das in der Evolution gewonnene Wissen und Verhalten. Beide Aktionen sind beim gesunden Kind von den besten Bedingungen für Lernen begleitet, nämlich Wachheit, eigene Intention für Aktionen, Aufmerksamkeit, Motivation. In seinem spontanen Spiel ist ein Kind optimal bereit, eine Lösung für Probleme, die sich während der Aktion auftun, zu suchen, und es hat Freude am Erfolg. Auch die Langsamkeit des Lernvorgangs wird in erstaunlicher Weise gesichert. Unermüdlich kann ein Kind einen Bewegungsablauf oder eine Spielaktivität in scheinbar derselben Weise wiederholen, bis es für den Moment mit dem Ergebnis zufrieden zu sein scheint und die Tätigkeit abschließt. Dabei wird, womöglich vom Kind selbst unbeachtet, die Aktion ganz leicht abgewandelt, und die Strukturierung des kortikalen Netzwerks für kognitive Prozesse kann auf diese Weise optimal gelingen. Das Spiel eines Kindes schafft noch weitere günstige Bedingungen für seine Entwicklung: Niemand drängt, schneller zu einem Ziel zu kommen, niemand erwartet ein bestimmtes Ergebnis, Fehler haben keine unangenehmen Folgen. Das Kind kann seine Autonomie und seine Selbstwirksamkeit voll erfahren. Gleichzeitig folgt es der genetischen Determination. Sein Spiel gilt zunächst der Exploration seiner Umwelt und seinen eigenen Möglichkeiten, etwas zu bewirken. Dann ahmt es nach, was es an den Personen seiner Umwelt erlebt (Funktionsspiel, Abb. 5). Es entwickelt und richtet sich nach Standards seiner Umwelt im Sinne der sozialen Adaptation (Abb. 6). Es gewinnt Fertigkeiten, um sich in die Umwelt zu integrieren, erreicht soziale Kompetenz (Abb. 7) und sorgt so für die Befriedigung seines dringenden Bedürfnisses nach Akzeptiertsein und Dazugehören. Die normale Entwicklung des Kindes ist gekennzeichnet durch Adaptabilität, Individualität und Variabilität. FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 153 - Adaptabilität an die Bedingungen, die ein Kind in seiner Umwelt vorfindet, - Individualität in der Weise, in der verschiedene Kinder ihre Interaktion mit der Welt aufnehmen und daran lernen - Variabilität in dem Tempo und der Reihenfolge, in der einzelne Entwicklungsschritte gemacht werden. Für seine frühe Bewegungsentwicklung und für sein Spiel braucht ein Kind keinen Lehrer, keine Unterweisung (Largo 1993). Das ist augenscheinlich. Dieses Phänomen lässt sich inzwischen erklären. Ein Kind tut genau das, interessiert sich für das, wofür die problemlösende Informationsverarbeitung in seinem kortikalen Netzwerk gerade schon ausreichend ist. Das Angebot, eine höhere Stufe des Spiels nachzuahmen, wird vom Kind nicht aufgegriffen. Largo hat das in vielen Versuchen gezeigt (Perrenoud & Largo 1984). Das Gehirn ist für die nächst höhere Stufe des Spiels noch nicht vorbereitet. Auf der gerade 154 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Abbildung 5: Kind wäscht der Puppe die Haare Abbildung 6: Miria ging in dieser Zeit nur mit Rebosso auf die Straße, wie sie es bei ihrer Mutter und allen Frauen sah Abbildung 7: Miria erzählt ihrem Vater, was im Fernsehen gerade läuft schon erreichten Stufe der Leistungsfähigkeit ist das Zentralnervensystem jedoch hochaktiv und bereit, weitere neuronale Verbindungen zu stabilisieren oder neu zu bilden. Zum Lernen, d. h. auch für diese neuronale Entwicklung müssen die sensorisch vermittelten Instruktionen zu den schon bewältigten passen. Das Kind spielt genau auf dieser Ebene neugierig, aufmerksam und geduldig und stellt damit exakt die vorher genannten optimalen Bedingungen für den weitergehenden Lernprozess bereit. In seinen frühen Aktionen lernt ein junges Kind von Anfang an und kann dann viel. Für dieses Erlernen von Fähigkeiten und Fertigkeiten muss es nichts wissen. Es kennt nicht das Hebelgesetz, das seiner Aktion zugrunde liegt, wenn es sich, um einen schweren Gegenstand zu heben, nahe an ihn heranbewegt, weil es so sein Gleichgewicht bewahren kann. Über seine Eigenaktivität, über viele Male das Gleiche tun, hat es das gelernt. Das trifft auch auf Spracherwerb und alle weiteren kognitiven Prozesse zu. Die Kopplung von einzelnen Problemlösungen zu einem generellen problemlösenden Verhalten gelingt durch Erfahrung der Eigenaktivität in einer komplexen Umwelt. Das Kind hat auf diese Weise sogenanntes implizites Wissen erworben. Einen großen Teil seines Könnens verdankt auch jeder Erwachsene seinem impliziten Wissen. Es wird nicht durch Belehrung erworben, sondern im und durch Tun. Das viele Fragen eines Kindes nach dem Warum kennzeichnet später das beginnende Interesse am Verstehen von Zusammenhängen. Für dieses explizite Wissen braucht und sucht es dann mit der gleichen Wissbegier einen Lehrer. Die Beziehung zwischen Aktion und Perzeption Am Beispiel der Organisation von willentlich induzierter Bewegung ist die komplexe neuronale Regelung von kognitiven Prozessen im letzten Abschnitt beschrieben worden. So ist es nicht erstaunlich, dass neuere Untersuchungen auch zwischen Perzeption und Aktion eines Menschen funktionell sehr bedeutsame Beziehungen fanden. Wegen der großen praktischen Bedeutung dieser Tatsache besonders auch für die Arbeit mit Kindern soll diese Beziehung hier noch beleuchtet werden. Das Tun des Kindes und seine aufmerksame, emotional engagierte Beobachtung dessen, was dabei im eigenen Körper und in der Umwelt geschieht und weiter dann die Imitation als hoch bedeutsamer Faktor der frühen kindlichen Entwicklung können als Ausdruck dieser wichtigen, frühen Kopplung von Perzeption und Aktion gesehen werden. Ein Forschungsergebnis: Man untersuchte bei Affen mit bildgebenden Verfahren die neuronale Aktivität im zerebralen Kortex während einer für den Affen funktionell bedeutsamen, erlernten Aktion. Während ein Affe Stücke einer Nuss aus ihrer Schale holt und sie zum Maul führt, wird in seinem Bewegung planenden prämotorischen Cortex die als F 5 bezeichnete Neuronenregion aktiv. Dieselbe Region wird aber auch aktiv, wenn der Affe beobachtet, wie sein Wärter die gleiche Handlung vollzieht. Man nennt diese Neuronengruppe heute „Spiegelneurone“ und sieht in ihnen das neuronale Korrelat für die ausgeprägte funktionelle Kopplung von Perzeption (Wahrnehmung) und Aktion (Handeln) (Kandel 2000). Beim Menschen entspricht dieser Ort interessanterweise der prämotorischen Region des kortikalen Frontallappens, in der die Planung für Sprechbewegung erfolgt. Heute denkt man: Über die Erfahrung vielfach wiederholter Aktionen eines Kindes, verbunden mit der aufmerksamen Beobachtung seines Körpers und der Umwelt dabei (Perzeption), scheint sich ein Gedächtnis für Aktionen, ein inneres Modell einzelner Bewegungselemente im präfrontalen Kortex aufzubauen. Neuweiler (2003) nennt es ein „Handlungslexikon“. Dieses innere Modell scheint das Ergebnis von Aktionen vorauszusagen und die Übereinstimmung zwischen einer Aktion und der perzeptiven Prädiktion zu FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 155 überprüfen. Das Gehirn scheint Gedächtnisinhalte zu nutzen, um für eine Aktion, diesem Modell entsprechend, die erforderlichen Bauelemente für die motorische Planung bereitzustellen; Die direkte Planung der Bewegung erfolgt dann auf die Zuströme vom präfrontalen Kortex hin und unter sensorischer Führung von den Parietalregionen her in den Planungszentren des prämotorischen Kortex (s. Abb. 3). „Perzeption ist simulierte (d. h. nicht ausgeführte) Aktion“ (Berthoz 2001). Die Perzeption antizipiert die Konsequenzen einer Aktion, und dieser Vorgang steuert im praefrontalen Kortex den erforderlichen Bewegungsentwurf als Teil der Aktion bei. Das Phänomen wird als höchst bedeutsame kognitive Leistung, nämlich die Bereitschaft für die Intention einer Bewegung bzw. Aktion interpretiert. Die Wahrnehmung der Umwelt wird durch die Antizipation von Aktionsmodellen geleitet. Perzeption ist damit ein aktiver Prozess, der schon auf Aktion ausgerichtet ist. Perzeption steuert eine Aktion, indem je nach wahrgenommenen Außenbedingungen über Gedächtnisleistung die passenden Bewegungselemente für die Planung einer Aktion auswählt werden. Die Funktion dieser Verbindung zwischen Perzeption und Aktion lässt sich als geistiges Training für das schnelle und effektive Verhalten in der Welt verstehen. An diesem kognitiven Prozess sind sowohl Aufmerksamkeit für die sensorische Information als auch Gedächtnisleistung für die, aus der Vorerfahrung zu entnehmenden, erforderlichen Bauelemente für das Modell einer Bewegung beteiligt (Singer 2003). Was hier zur Veranschaulichung am Beispiel der Bewegung aufgezeigt ist, gilt für andere kognitive Prozesse, die sich nicht sichtbar darstellen, ebenso. Die Beziehung zwischen Perzeption und Aktion und ihre Bedeutung in der Entwicklung eines Kindes wird an einem weiteren Beispiel deutlich, das aus Untersuchungen von Held und Hein hervorgeht, die von Bertenthal (1996) beschrieben wurden. Etwa um den 8. bis 9. Lebensmonat lernen die meisten Säuglinge, sich eigenständig fortzubewegen. Für die Forschungsgruppe um Hein und Bertenthal war die Frage, was die Erfahrung der selbsttätigen Fortbewegung einem Kind in Hinsicht auf seine kognitive Entwicklung bringt. Das erste Experiment bezog sich auf die Entwicklung der Wahrnehmung von Höhenunterschieden. Das Erfassen von Höhenunterschieden und die adäquate Reaktion darauf wurde wegen der großen Bedeutung für adaptives Verhalten lange als ein ausschließlich reifungsabhängiger Entwicklungsschritt angesehen. In diesem Experiment wurden Säuglinge auf eine Glasplatte gesetzt, unter der sich eine weitere Platte mit einem Niveauabfall auf eine tiefere Ebene befand. Kinder, die sich, gleich welchen Alters sie zu dem Zeitpunkt waren, etwa schon 10 oder 11 Tage selbsttätig fortbewegen konnten, gleich, ob krabbelnd oder erst zu eigentätiger Fortbewegung im Gehfrei oder auf einem Rollbrett fähig, zeigten an der Stelle des darunter erkennbaren Niveauabfalls Angst (gemessen an der Steigung ihrer Herzfrequenz). Kinder gleichen oder höheren Alters, die sich noch nicht selbsttätig fortbewegen konnten und passiv über diese Stelle bewegt wurden, zeigten diese Angstreaktion nicht. Das Ergebnis dieser Untersuchungen weist darauf hin, dass der Übergang von einer Stufe der motorischen Organisation zur folgenden offenbar auch mit Veränderungen von weiteren kognitiv wirksamen Mechanismen einhergeht, im genannten Beispiel mit der Wahrnehmung von Höhenunterschieden und dem entsprechenden Verhalten darauf. Ein zweites Experiment bezog sich auf die Entwicklung von Raumerfahrung, gemessen an der Fähigkeit von Kindern, ein Objekt wiederzufinden, das vor ihren Augen unter einem von zwei Bechern versteckt wurde. Auch nach kurzer Pause suchten die Kinder am richtigen Ort, konnten den Ort also im Gedächtnis bewahren. Wenn sie jedoch nach dem Verstecken auf ihrem Platz sitzend um 360° gedreht wurden, war die Fähigkeit, das Objekt 156 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 wiederzufinden bei den Kindern, die schon 2 - 3 Wochen zu selbsttätiger Fortbewegung in der Lage waren, deutlich besser als bei denen, die das noch nicht konnten. Die Hypothese ist, dass vor Erlernen eigentätiger Fortbewegung der eigene Körper als Referenz für räumliche Beziehungen dient, und dass die Fähigkeit zu eigenständiger Fortbewegung dann die Entwicklung raumbezogener visueller Wahrnehmung fördert. Folgerungen für die Frühförderung Die dargestellte komplexe systemische Organisation der Entwicklung eines Kindes und dazugehörige Ausbildung der Hirnstrukturen für Handeln und Wahrnehmen, für Denken und Lernen, unterstreicht die Bedeutung einer Frühförderung in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit und größtmöglicher fachspezifischer und fachübergreifender Kompetenz jedes Einzelnen. Von hoher Bedeutung ist dabei ein von allen Beteiligten übereinstimmend verstandenes Entwicklungskonzept. Daraus ergibt sich auch die Bedeutung der engen Zusammenarbeit mit den Eltern bzw. nächsten Bezugspersonen eines Kindes. Die Würdigung und Stärkung ihrer Kompetenz dient den Kindern. Die Eltern kennen ihr Kind und können, gezielt befragt, wertvolle Information über sein Verhalten im Alltag geben. Damit können sie den diagnostischen Prozess unterstützen. Die für ein spezifisches Kind unerlässlich zwischen den beteiligten Fachleuten zu formulierenden Förderziele sollten auch mit den Eltern einvernehmlich beschlossen werden, und Mutter oder Vater sollten wenn immer möglich als Beobachter die Frühförderung miterleben. Das dient dem Kind für seine Entwicklung. Ein Kind kann nämlich das in einer Förderstunde Erfahrene nur für seine Aktivität im Alltag nutzen, üben und für weitere Anforderungen generalisieren, wenn es dafür in seiner Lebenswelt Gelegenheit und Unterstützung erfährt. Eine äußerst wertvolle Unterstützung des Denkens in der Frühförderung ist die neue Internationale Klassifikation von Funktionsfähigkeit und Behinderung (ICF) der Weltgesundheitsorganisation WHO von 2001 (Abb. 8). Beachtet und bewertet werden darin vier wichtige Komponenten: Funktion/ Struktur Die körperliche und geistig-seelische Funktion sowie die anatomischen Strukturen des Körpers Aktivität Die Aktivität des Menschen als handelndes und tätiges Subjekt Partizipation Die Teilhabe des Menschen in Umwelt und Gesellschaft an für ihn wichtigen Lebensbereichen wie z. B. Mobilität, Kommunikation, Beziehung und Erwerbsleben Kontext Umweltbedingungen FI 4/ 2006 Motorisches Lernen und kindliche Entwicklung 157 Gesundheitsproblem (Gesundheitsstörung oder Krankheit) Körperfunktionen Aktivitäten Partizipation und -strukturen Umweltpersonenbezogene Faktoren Faktoren Abbildung 8: Struktur der ICF International Classification of Functioning ICF WHO 2001 Das sind genau die Umstände, um die es in der Frühförderung geht. Der Erwerb einer Funktion wird für ein Kind dann nützlich, wenn es diese für die Aktivitäten in seinem Alltag auch wirklich nutzen kann und wenn seine Teilhabe am Leben in der Familie und mit Gleichaltrigen dadurch erweitert wird. Auch wenn gemeinsam Wege gefunden werden, wie ein Kind trotz und mit seiner Behinderung agieren und interagieren kann, ist das ein für das Kind entscheidender Erfolg einer Therapie. Das Bemühen um günstige Umweltbedingungen für die Entwicklung des Kindes und der Beitrag der interdisziplinären Frühförderung zur körperlichen Gesundheit eines Kindes sind weitere untrennbare Aufgaben. Darauf wird die Frühförderung zielen, und daran wird sich ihre Wirkung messen lassen. Literatur Anokhin, P. K. (1964). Systemogenesis as a General Regulator of Brain Development. Progress in Brain Research, 9, 54 - 86 Bertenthal, B. I. (1996) Origins and Early Development of Perception, Aktion and Representation. Ann. Rev. Psychol, 47, 431 - 459 Berthoz, A. 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Spektrum Akad. Verlag Dr. med. Barbara Ohrt Kriemhildenstraße 40 D-80639 München E-Mail: ohrt@astffby.de 158 Barbara Ohrt FI 4/ 2006 Liebe Abonnentinnen und Abonnenten, auf Grund gestiegener Papier- und Druckpreise muss der Bezugspreis der Zeitschrift Frühförderung interdisziplinär ab Heft 1 des kommenden Jahres geringfügig angehoben werden (neuer Preis für das Jahresabonnement € 49,90), der Mehrwertsteuersatz bleibt stabil. Wir bitten Sie um Ihr Verständnis. Als besonderen Service bieten wir eine kostenlose Online-Recherche in den Volltexten aller Fachbeiträge der Frühförderung interdisziplinär an, die seit Heft 1/ 2006 erschienen sind. AbonnentInnen können sich diese Beiträge darüber hinaus als zitierfähige PDF-Datei kostenlos per E-Mail zusenden lassen. Nutzen Sie unser Online-Angebot unter www.reinhardt-verlag.de Ihr Ernst Reinhardt Verlag